Ley de Boyle-Mariotte de los gases con nubes (marshmallows) y jeringuilla

El aire, el oxígeno, el gas natural, dióxido de carbono…, los gases están tan presentes en nuestras vidas que es importantísimo conocer sus propiedades. En este experimento vamos a estudiar la relación entre la presión y el volumen de un gas: la ley de Boyle- Mariotte.

Materiales:

• Jeringuilla grande, preferiblemente.
• Nubes, marshmallows, malvaviscos… como los quieras llamar, el único requisito es que sean esponjosos.
• Cinta adhesiva.

Procedimiento (primera parte):

• Mete una nube dentro de la jeringuilla. Si no cabe entera, con un trozo será suficiente.
• Baja el émbolo hasta que toque a la nube.
• Tapa la boquilla con cinta adhesiva.
• Sube el émbolo todo lo que puedas y observa lo que ha ocurrido: ¡es mucho más grande!
• Baja el émbolo y la nube recuperará su tamaño original.

Procedimiento (segunda parte):

• Esta vez comenzamos con la boquilla de la jeringuilla bien cubierta con la cinta adhesiva.
• Mete una nube y baja el émbolo. Notarás que la nube se encoge pero si subes el émbolo volverá a su estado inicial.

¿Qué ocurre?

Las nubes, marshmallows o malvaviscos son unos dulces muy esponjosos y flexibles hechos principalmente de azúcar, gelatina y montones de minúsculas burbujas de aire atrapadas entre estos ingredientes. El aire del interior se encuentra a la presión atmosférica del lugar en el que se confeccionaron. Veamos los que le ocurriría a una de estas burbujas en cada una de estas situaciones:

• La presión del aire del exterior es mayor que la presión del aire atrapado en el interior: la fuerza que ejerce el aire sobre las paredes de la burbuja es mayor que la que ejerce el aire desde el interior. La gelatina y el azúcar de las nubes son flexibles y por tanto la nube se colapsa.
• La presión del aire del exterior es menor que la del aire del interior: esta vez la nube se expande porque la fuerza que ejerce el aire sobre las paredes de la burbuja es menor que la que ejerce el aire del interior.

Ley de Boyle-Mariotte dice que a temperatura constante y para un gas confinado en un recipiente, el producto de la presión por el volumen se mantiene invariable. Lo que significa que si aumentase el volumen la presión descendería proporcionalmente al aumento de volumen, y si el volumen decreciese se produciría un aumento proporcional de la presión.  Se puede expresar así:

P₁•V₁= P₂•V₂

Este comportamiento de los gases fue descubierto por dos científicos de forma independiente: Robert Boyle y Edme Mariotte.  Ambos llegaron a la misma conclusión en la segunda mitad del siglo XVII.

En ocasiones anteriores hemos utilizado la ley de Boyle-Mariotte para explicar lo sucedido en nuestros experimentos:

Infla un globo dentro de una botella.

El vaso de agua boca abajo.

Crea un tornado con dos botellas.

Primera parte del experimento. Al subir el émbolo de la jeringuilla el volumen ocupado por el aire aumenta. Según la ley de Boyle-Mariotte la presión debe disminuir. Hemos visto que efectivamente la presión disminuye porque nuestra nube (marshmallow) se ha expandido.

Segunda parte del experimento. Baja el émbolo y por tanto el volumen ocupado por el aire disminuye. La ley de Boyle-Mariotte dice que la presión en el interior de la jeringuilla debe aumentar. La nube se ha hecho más pequeña, lo que concuerda con un aumento de presión.

Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos. Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.